Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Wie berechne ich den Widerstand mit dem Microcontroller
Shadow992
27.05.2010, 14:51
Die Formel R=U/I ist mir durchaus geläufig , aber das Problem liegt ja dabei , dass ich I nicht habe .
Beispiel :
Ich habe einen Helligkeitssensor , was ich da jetzt bestimmen kann (dank Microcontroller [Atmega8]) ist die Spannung , die im Port ankommt .
Ich habe also die Ausgangsspannung und die Spannung die beim Port ankommt . I ist variabel , denn wenn ich statt 2 LEDs jetzt 5LEDs paralell schalte , dann verändert sich ja auch I .
Wie berechnet man jetzt aber R bzw. I ?
Kleiner C-Code wäre nett .
Schonmal ein Dankeschön .
Hoffentlich hat man alles verstanden , bei Unklarheiten bitte nachfragen ;)
Hi,
einen C-Code wird Dir keiner geben können, da wir Deine Hardware nicht kennen bzw. nicht wissen, was Du vorhast.
Wenn Du den Strom messen möchtest, musst Du den erst mal per Hardware in eine proportionale Spannung umwandeln.
Meistens nimmt man dazu einen Shunt (z.B. 0,5 Ohm), verstärkt die dort abfallende Spannung mit einem OP, misst das Ergebnis mit dem ADC des µC und kann so über I=U/R den Strom berechnen.
Gruß,
askazo
Shadow992
27.05.2010, 15:03
Hi,
einen C-Code wird Dir keiner geben können, da wir Deine Hardware nicht kennen bzw. nicht wissen, was Du vorhast.
Wenn Du den Strom messen möchtest, musst Du den erst mal per Hardware in eine proportionale Spannung umwandeln.
Meistens nimmt man dazu einen Shunt (z.B. 0,5 Ohm), verstärkt die dort abfallende Spannung mit einem OP, misst das Ergebnis mit dem ADC des µC und kann so über I=U/R den Strom berechnen.
Gruß,
askazo
1. Frage :
Geht auch 1 Ohm als Shunt oder ist das schon zu viel ?
2.Frage :
Gibt es dazu einen Schaltplan bzw hast du Lust mir einen (kleinen) zu machen ?
Dankeschön schonmal für deine Hilfe , jetzt tappe ich wenigstens nicht mehr ganz so schlimm im Dunkeln ;)
Wie hoch Dein Shunt sein kann, hängt davon ab, wieviel Strom maximal fließen kann und wieviel Spannungsverlust (den Du am Shunt zwangsläufig hast) Du verkraften kannst. Du kannst Dir das ja mit U=R/I mal ausrechnen...
Eine Beispielschaltung findest Du im Anhang.
Die habe ich jetzt mal so ausgelegt, dass bei einem Strom von 500mA durch den Shunt am ADC 5V anliegen. Mit dem 1Ohm-Shunt hast Du dann einen maximalen Spannungsverlust von 500mV.
Gruß,
askazo
Shadow992
27.05.2010, 15:40
Wie hoch Dein Shunt sein kann, hängt davon ab, wieviel Strom maximal fließen kann und wieviel Spannungsverlust (den Du am Shunt zwangsläufig hast) Du verkraften kannst. Du kannst Dir das ja mit U=R/I mal ausrechnen...
Eine Beispielschaltung findest Du im Anhang.
Die habe ich jetzt mal so ausgelegt, dass bei einem Strom von 500mA durch den Shunt am ADC 5V anliegen. Mit dem 1Ohm-Shunt hast Du dann einen maximalen Spannungsverlust von 500mV.
Gruß,
askazo
Boah Danke du bist der beste .
Herrvorragend !
Endlich kann ich weiter basteln !
Ohne dieses Forum (und vorallem diesen super netten Usern) wäre ich wohl aufgeschmissen .
Du hast den tag gerettet !
Dankeschön .
Edit :
Kannst du mir bitte sagen , wie du es geschafft hast auszurechnen , dass am ADC 500mA 5V entsprechen ?
(Also wie du ausgerechnet hast welche Widerstände dafür nötig sind)
Hessibaby
27.05.2010, 16:15
so wie bei jeder OPAMP-Schaltung V= (R2+R3) / R2 = 10
Shadow992
27.05.2010, 19:15
so wie bei jeder OPAMP-Schaltung V= (R2+R3) / R2 = 10
Mir ist es wichtig diesen Schalplan zu verstehen , also habe ich ein bisschen gegoogelt , habe auch etwas gefunden . Ich habe eine Formel gefunden , mit der man die verstärkte Spannung berechnen kann .
U0 = Ausgangsspannung (5V)
Uver=U0*(1+R2/R3)
Mit der Formel komme ich dann auf 50V .
Zuersteinmal finde ich diesen Wert erstaunlich groß und das zweite ist , wie ich jetzt von dieser Formel darauf komme (oder überhaupt darauf komme) dass mein Microcontroller bei 5V 500mA misst .
Es tut mir Leid für die vielen (wharscheinlich) dummen Fragen , aber das bisschen Schulphysik , was ich noch im Kopf habe ...
Wenn ich das richtig verstehe wird der OPV als Strom-Spannungswandler betrieben.
-> http://de.wikipedia.org/wiki/Operationsverst%C3%A4rker#Stromr.C3.BCckgekoppelte r_Operationsverst.C3.A4rker_.28CV-OP.29
MIt dieser Schaltung kannst du den Strom der fließt abgreifen und der OPV macht daraus eine Spannung die proportional zum Strom ist. Und wenn du die Schaltung dann wie oben dimensionierst hast du 5V bei 500mA und den Rest kannste dann herleiten. So haste den Strom und die Spannung am Widerstand ermittelst du indem du den ADC paralell zum Widerstand anschließt. Dann noch das Ohm´sche Gesetz reinprogrammieren und das wars.
Und zu deinen 50V :D . 50V ist ein theoretischer Wert. Am OPV kann nie mehr am Ausgang anliegen als du als Eingangspannungsdifferenz hast. D.h. du hast einen OPV an 5V und GND angeschlossen und legst an den + Eingang eine Spannung von 2V an und an den - Eingang eine Spannung von 1V hast du eine Spannungsdifferenz von 1V und da der OPV keine Rückkopplung hat arbeitet er mit seinem "eigenen" Verstärkungsfaktor von etwa 10000 wodurch die 1V Spannungsdifferenz auf 5V hochverstärkt werden.
Du musst dir eigentlich nur merken das ein OPV ein Differenzverstärker ist der die Differenz der Spannung an dem + und - Eingang entweder mit seiner eigenen VErstärkung verstärkt oder falls du den Ausgang auf einen der Eingänge zurück geführt hast mit dem Verhältnis der Widerstände verstärkt.
Das ist so im ganz groben die funktion von einem OPV.
Hoffe das ist soweit richtig. Wenn nicht bitte korrigieren.
Shadow992
27.05.2010, 20:51
Wenn ich das richtig verstehe wird der OPV als Strom-Spannungswandler betrieben.
-> http://de.wikipedia.org/wiki/Operationsverst%C3%A4rker#Stromr.C3.BCckgekoppelte r_Operationsverst.C3.A4rker_.28CV-OP.29
MIt dieser Schaltung kannst du den Strom der fließt abgreifen und der OPV macht daraus eine Spannung die proportional zum Strom ist. Und wenn du die Schaltung dann wie oben dimensionierst hast du 5V bei 500mA und den Rest kannste dann herleiten. So haste den Strom und die Spannung am Widerstand ermittelst du indem du den ADC paralell zum Widerstand anschließt. Dann noch das Ohm´sche Gesetz reinprogrammieren und das wars.
Und zu deinen 50V :D . 50V ist ein theoretischer Wert. Am OPV kann nie mehr am Ausgang anliegen als du als Eingangspannungsdifferenz hast. D.h. du hast einen OPV an 5V und GND angeschlossen und legst an den + Eingang eine Spannung von 2V an und an den - Eingang eine Spannung von 1V hast du eine Spannungsdifferenz von 1V und da der OPV keine Rückkopplung hat arbeitet er mit seinem "eigenen" Verstärkungsfaktor von etwa 10000 wodurch die 1V Spannungsdifferenz auf 5V hochverstärkt werden.
Du musst dir eigentlich nur merken das ein OPV ein Differenzverstärker ist der die Differenz der Spannung an dem + und - Eingang entweder mit seiner eigenen VErstärkung verstärkt oder falls du den Ausgang auf einen der Eingänge zurück geführt hast mit dem Verhältnis der Widerstände verstärkt.
Das ist so im ganz groben die funktion von einem OPV.
Ah Dankeschön du hast mir auch noch eine Frage beantwortet , die mir noch im Hinterkopf rumschwirrte . Jetzt ist mir auf jedenfall alles klar , auch die funktionsweise , herzlichen Dank .
Nur eine Frage habe ich da noch , wie finde ich herraus wie groß die Widerstände sein müssen , damit ich statt 500mA bei 5V nur 300mA bei 5 Volt messe ? Gibt es dazu irgendeine Formel ? Oder muss ich das durch probieren und messen herausfinden (Ihr könnt mir auch gerne Lösungsfetzen hinwerfen , ich nehme alles was irgendwie brauchbar ist :D)?
Ich habe schon ein bisschen gesucht , aber wenn man nicht weiß nach was genau man suchen muss , findet man auch nichts .
Das war dann erstmal die letzte Frage (hoffe ich) .
Danke an alle .
Ich bin echt froh , dass ich dieses Forum gefunden habe (sage ich glaub ich schon zum 3. mal , aber wenns nunmal so ist , was soll ich machen ? :D)
Ja wenn du jetzt von dem Strom-Spannungswandler ausgehst kannst du mal bei Wikipedia unter dem Punkt "Strom-Spannungs-Wandler" gucken und da siehst du die Formel
Ua = -R x Ic
Ua ist die Ausgangsspannung
R ist der Widerstand der zwischen dem invertierten Eeingang und dem Ausgang anliegt
Ic ist der Strom der in den OPV fließt
Und durch ändern des Widerstandes R kannst du das Verhältnis von Strom zu Spannung einstellen. Aber du musst aufpassen....der Ausgang gibt eine negative Spannung aus, da der Strom in den invertierten Eingang reinfließt.
Ich hoffe das ist richtig soweit....würde gerne noch ein Feedback von jemand anders hören da ich auch recht unerfahren in dem Gebiet OPV bin..... ist stellenweise auch ziemlich komplex :/
Shadow992
27.05.2010, 21:18
Ich hoffe das ist richtig soweit....würde gerne noch ein Feedback von jemand anders hören da ich auch recht unerfahren in dem Gebiet OPV bin..... ist stellenweise auch ziemlich komplex :/
Das habe ich auch bemerkt :D
Trotzdem Dankeschön deines hört sich zumindest logisch , also von daher bin ich guter Dinge , dass du Recht hast .
Nocheinmal ein riesen Dankeschön an alle :)
Ich muss Dich ein wenig korrigieren, Kampi.
Der OP wird hier nicht als Strom-Spannungs-Wandler betrieben, sondern als ganz normaler nicht-invertierender Verstärker (http://de.wikipedia.org/wiki/Operationsverst%C3%A4rker#Nichtinvertierender_Vers t.C3.A4rker_.28Elektrometerverst.C3.A4rker.29).
Noch mal eine kurze Erklärung: Der durch den Shunt fließende Strom erzeugt am Shunt einen Spannungsabfall, der proportional zum Strom ist (wegen U = R x I). Da die Spannung am Shunt relativ klein ist, wird diese mit einem OP verstärkt, um den vollen Messbereich des ADC nutzen zu können.
Die Formel für die Ausgangsspannung der obigen Schaltung ist
U(ADC) = R1 x I x (1+ R3/R2)
(und damit kommt man wirklich auf 5V bei 500mA, nicht auf 50V... Da muss Dir irgendwo ein Komma verrutscht sein, Shadow)
Wenn Du das ganze auf 5V bei 300mA einstellen willst, kannst Du die Gleichung so umstellen:
R3 = (U/(R1 x I) - 1) x R2
R2 kannst Du relativ frei im unteren kOhm-Bereich definieren. Du musst allerdings dann ein wenig probieren, bis Du eine günstige R2-R3-Kombination gefunden hast, die auch mit realen Widerständen zu machen ist.
Gruß,
askazo
Ah ok. Nun Blick ich da auch durch. Nur wieso machst du das per shunt und einem Verstärker und nicht gleich mit einem Strom Spannungs Wandler?
Würde Theoretisch auch gehen, kommt aber auch auf deine
Lichtsensoren an. Photodiode,LDR u.s.w. Ein einfacher Spannungsteiler
geht auch, aber dann nicht bis 5 V.
Gruß Richard
Shadow992
28.05.2010, 11:18
Ich muss Dich ein wenig korrigieren, Kampi.
Der OP wird hier nicht als Strom-Spannungs-Wandler betrieben, sondern als ganz normaler nicht-invertierender Verstärker (http://de.wikipedia.org/wiki/Operationsverst%C3%A4rker#Nichtinvertierender_Vers t.C3.A4rker_.28Elektrometerverst.C3.A4rker.29).
Noch mal eine kurze Erklärung: Der durch den Shunt fließende Strom erzeugt am Shunt einen Spannungsabfall, der proportional zum Strom ist (wegen U = R x I). Da die Spannung am Shunt relativ klein ist, wird diese mit einem OP verstärkt, um den vollen Messbereich des ADC nutzen zu können.
Die Formel für die Ausgangsspannung der obigen Schaltung ist
U(ADC) = R1 x I x (1+ R3/R2)
(und damit kommt man wirklich auf 5V bei 500mA, nicht auf 50V... Da muss Dir irgendwo ein Komma verrutscht sein, Shadow)
Wenn Du das ganze auf 5V bei 300mA einstellen willst, kannst Du die Gleichung so umstellen:
R3 = (U/(R1 x I) - 1) x R2
R2 kannst Du relativ frei im unteren kOhm-Bereich definieren. Du musst allerdings dann ein wenig probieren, bis Du eine günstige R2-R3-Kombination gefunden hast, die auch mit realen Widerständen zu machen ist.
Gruß,
askazo
Ja ich habe es jetzt auch verstanden , dankeschön .
Schön erklärt :D
Herzlichen Dank !
Der Strom-Spannungs-Wandler hat zwei Nachteile:
Zum einen ist er eher für kleine Ströme geeignet, da der gesamte Messtrom über den OP-Ausgang fließen muss. Einen OP mit 300mA Ausgangsstrom zu finden, wird schon recht schwierig.
Zum anderen bräuchtest Du in Deiner Schaltung eine negative Versorgungsspannung, da Du bei positivem Strom eine negative Ausgangsspannung erhälst (Ua = -R x Ic ). Danach müsstest Du die Spannung dann wieder invertieren, damit Du sie auf den ADC geben kannst. Im Endeffekt ist diese Schaltung also aufwändiger.
Gruß,
askazo
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